基于Max-stable模型的淮河流域气候极值空间建模分析

气象数据时空建模过程中需要充分考虑数据的非正态性和站点之间的空间相关性对气候极值演变规律的影响。文章基于淮河流域极端气候事件的空间相关性,以广义极值分布(GEV)为边际分布,海拔、经度、纬度、国内生产总值(GDP)和气候指标(东亚夏季风指数(EASM))为协变量构建Max-stable模型,分析年最高气温(TXx)和1日最大降水量(RX1day)的空间分布特征。结果表明:所建立的Max-stable模型能够很好地模拟TXx和RX1day的空间变化;经度、纬度和海拔为协变量(TXx包括GDP)可以提高气候极值的空间模拟精度; 2年、10年、50年和100年重现期的RX1day重现水平从流域西北向东南递减,TXx呈经向分布,由流域西部向东部逐步增大。     

基于Max-Stable模型的海河流域气候极值变化特征

为了解在全球变暖的背景下海河流域对气候极端事件的响应,基于海河流域1961-2016年气温与降水数据,使用RClimDex模型、MK趋势检验、Max-Stable模型对海河流域气候极值进行建模分析,研究海河流域气温极值、降水极值不同重现期的时空分布、变化特征。结果表明:海河流域温度极值TXx在空间上表现出从北向南递减趋势,值域为30～40℃,其中36～40℃占大部分地区。TXx在南方呈降低趋势,北方呈上升趋势。降水极值RX1day空间上表现出从东南向西北方向递减的趋势,值域为50～100mm,其中60～90mm占据绝大部分区域。RX1day整体呈下降趋势,其中渤海地区RX1day下降趋势最大。海河流域GEV模型拟合结果表明,海河流域气温极值主要受纬度、海拔影响,随纬度、海拔增加而降低,其变化波动为北方强于南方。降水极值RX1day受海拔和经度影响较大,主要表现为随海拔增大而下降的空间分布,其次表现为随经度变化由西向东递增的空间分布,其变化波动随海拔升高而降低。通过Q-Q百分位图、非参数极值系数θ、GEV与Max-Stable参数和重现期强度散点图判定系数R2,确定Max-Stable模型可以很好地模拟海河流域气候极值,达到GEV模型同等效果。气候极值TXx与RX1day主要受到纬度、经度和海拔的影响,但距海岸距离的加入仅可以优化TXx模型的建立。2年、10年、50年、100年一遇气温极值TXx的空间分布均表现为自东北向西南递增的分布模式,高值区均分布于西南大部一带,最高温度达40～44℃。2年、10年、50年、100年一遇降水极值TX1day的空间分布主要受纬度影响,其次受经度和海拔的影响,均表现为从西南偏中向北方递减,高值区分布在西南偏中一带,最大降水量达80～200mm。